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펩티드 약물을 세포와 조직에 전달하도록 변형된 나노규모 바이러스
Nanoscale virus modified to deliver peptide drugs to cells, tissues

해외과학기술동향

2018-01-09


생명공학자들이 펩티드 약물(peptide drugs)을 전달하는데 사용할 수 있는 프로그램 가능한 아데노-연관 바이러스를 개발했다.

바이러스 단백질을 조금씩 잘라냄으로써, 연구자들이 세포에 약물을 전달하는데 사용할 수 있는 바이러스와 비슷한, 나노규모의 장비를 향한 길을 열었다.

단백질은 자연적인 아데노-연관 바이러스(adeno-associated viruses (AAV))의 캡시드(capsid)라고 불리는 보호성 껍질을 이루는 세 가지 중의 하나이다. 계속해서 단백질 부분을 더 작게 만들어서, 그들은 독특한 성질을 가지는 캡시드를 만들고 AAV의 기전에 대한 이해를 늘렸다.

질병을 일으키지 않는 AAVs는 화학 요법제와 같은 짐을 실어나르기 위해서 변형되고 있다. 특정한 질병과 연관된 세포외 단백질 분해 효소나 빛에 의해서 개시될 수 있는 바이러스가 개발되었다.

AAVs는 약 25 나노미터로 작고, VP1, VP2, VP3라고 알려진 단백질 모자이크로 이루어진 강한 캡시드 안에 단일 가닥 DNA를 포함한다. AAVs는 유전자-요법 탑재물을 전달하는데 사용되어 왔으나, 외부 자극에 의해서 유도될 때 AAV 캡시드가 어떻게 물리적으로 재구성되는지는 알려지지 않았다.

이 바이러스는 캡시드 안에 숨은 고유의 팹티드를 가진다. 그 바이러스가 세포를 감염시킬 때, 낮은 pH 와 다른 엔도좀 요인들(endosomal factors)을 감지하고 이 펩티드 도메인이 그 바이러스 캡시드의 표면에 나온다.  이 구조 변화는 ‘활성화 가능한 펩티드 디스플레이’라고 불리며, 외부화된 도메인이 엔도좀 막을 분해해서 그 바이러스가 세포질 안으로 탈출할 수 있게 해주기 때문에 중요하다.

연구자들이 변형시킨 AAVs는 외부 입력을 감지하고 처리하고 통제가능한 결과를 만들어내는 “생물 컴퓨터 나노입자”가 될 수 있을 것이다. 세 가지 자연적인 캡시드 단백질 중에서 VP1과 VP2만 기능성 펩티드를 노출시키도록 유도될 수 있지만, 스스로 캡시드를 만들 수 없다. 짧은 VP3는 그 자체로 캡시드를 만들 수 있지만, 펩티드를 보이지 않는다. 자연적인 AAVs에서, VP3 단백질은 10-대-1의 비율로 더 많다.

이 때문에 노출될 수 있는 펩티드의 수가 제한된다. 그 비율을 바꿈으로써, 그들은 노출되는 펩티드의 수를 바꿀 수 있었다. 더 많은 펩티드를 노출시킴으로써, 그들은 그 단백질의 활성화 가능한 성질을 촉진시키고 싶었다.

또 VP2를 잘라냄으로써, 그 자체로 캡시드를 형성할 수 있게 만들었는데, 여기서 펩티드가 항상 외부에 노출된다.

바이러스는 매우 효과적으로 세포를 침입하도록 진화되었다. 그 변형된 바이러스는 단백질이나 펩티드 기반의 치료제들을 보다 효율적으로 세포 안으로 전달하는 나노입자 플렛폼으로 사용할 수 있을 것이다.

  • 관련연구자

    Junghae Suh

  • 관련기관

    Rice University

  • 과학기술분류

    화학, 생명과학

  • 본문키워드(한글)

    아데노 연관 바이러스, 바이러스 캡시드, 펩티드 약물, 활성화 가능한 펩티드

  • 본문키워드(영문)

    adeno-associated viruses , AAV, peptide drugs, virus capsid, VP1, VP2, VP3, activatable peptide display,

  • 원문언어

    영어

  • 국가

    미국

  • 원문출판일

    2018-01-08

  • 출처

    https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180108130155.htm